Handbook of hydraulic structure design

水利水电建设的宝典——《水工设计手册》（第2版）序
序
第2版前言
第1版前言
第1章 深式进水口
1.1概述
1.1.1深式进水口的作用
1.1.2深式进水口的组成
1.1.2.1行近段
1.1.2.2进口段
1.1.2.3闸门段
1.1.2.4闸门后渐变段
1.1.2.5操作平台和交通桥
1.2深式进水口的主要型式和运用条件
1.2.1深式进水口的主要型式
1.2.2深式进水口的适用条件及布置方式
1.2.2.1坝式进水口
1.2.2.2河床式进水口
1.2.2.3塔式进水口
1.2.2.4岸式进水口
1.2.2.5抽水蓄能电站进／出水口
1.2.2.6其他型式进水口
1.3深式进水口的布置设计
1.3.1进水口设计的基本资料及数据
1.3.2进水口位置选择
1.3.3防沙、防污和防冰
1.3.3.1防沙
1.3.3.2防污
1.3.3.3防冰
1.3.4进水口的主要设备和设施
1.3.4.1拦污栅
1.3.4.2浮式拦漂排
1.3.4.3闸门及启闭设备
13.4.4通气孔
1.4深式进水口的水力计算和体形设计
1.4.1进水口高程选择
1.4.1.1不进入空气和不产生漏斗状吸气漩涡的最小淹没深度
1.4.1.2为保证进水口为压力流且不出现负压的淹没深度
1.4.1.3闸门井内最低涌浪的最小淹没深度
1.4.2进水口水头损失计算
1.4.2.1沿程水头损失
1.4.2.2局部水头损失
1.4.3进水口体形设计
1.4.3.1行近段
1.4.3.2进口段
1.4.3.3闸门段
1.4.3.4渐变段
1.4.3.5操作平台和交通桥
1.4.4抽水蓄能电站进／出水口水力设计
1.4.4.1侧式进／出水口
1.4.4.2竖井式进／出水口
1.4.4.3数值模拟在进／出水口水力设计中的应用
1.4.5虹吸式进水口水力设计
1.4.5.1水力计算公式
1.4.5.2进水口水头损失
1.4.5.3进口最小淹没深度
1.4.5.4断面体形尺寸
1.4.5.5虹吸的发动和断流
1.4.5.6原型观测成果
1.5深式进水口的结构设计
1.5.1主要设计内容
1.5.2几个特殊问题
1.5.2.1进水塔塔体结构设计
1.5.2.2集中式进水口结构设计及孔口应力计算和改善孔口应力的措施
1.5.2.3拦污栅支承结构计算
参考文献
第2章水工隧洞
2.1概述
2.2隧洞的布置
2.2.1基本资料
2.2.1.1枢纽布置资料
2.2.1.2动能经济指标
2.2.1.3水文气象资料
2.2.1.4地形地质资料
2.2.1.5生态环境与施工条件资料
2.2.1.6支护与衬砌资料
2.2.2隧洞的线路
2.2.2.1隧洞进出口布置
2.2.2.2隧洞的岩体覆盖厚度
2.2.2.3隧洞线路的平面布置
2.2.2.4隧洞的纵剖面布置
2.2.2.5隧洞的纵坡
2.2.3隧洞断面
2.2.3.1常用的断面型式
2.2.3.2选择断面型式的一般原则
2.2.3.3经济断面
2.2.4隧洞一般要求
2.2.4.1隧洞渐变段
2.2.4.2转弯半径
2.2.4.3隧洞对邻近建筑物的影响
2.2.4.4洞线布置需考虑的不利地质条件
2.2.4.5检修进人门（闷头）、集石坑的布置
2.2.4.6有压隧洞充水、排水
2.2.5洞群
2.2.5.1采用洞群布置的必要性判断
2.2.5.2相邻隧洞之间的岩体间壁厚度要求
2.2.6部分工程实例
2.3作用和作用效应组合
2.3.1作用
2.3.1.1地应力、围岩压力
2.3.1.2水压力
2.3.1.3结构自重
2.3.1.4回填灌浆压力
2.3.1.5温度作用
2.3.1.6地震作用
2.3.1.7弹性抗力
2.3.2作用效应组合
2.3.2.1安全系数极限状态的作用（荷载）效应组合
2.3.2.2分项系数极限状态的作用效应组合
2.4支护型式与材料
2.4.1支护的作用
2.4.1.1施工期临时支护
2.4.1.2永久支护
2.4.2支护型式
2.4.2.1锚喷支护
2.4.2.2衬砌
2.4.2.3组合式支护
2.4.3支护材料
2.4.3.1锚杆和钢筋网
2.4.3.2喷混凝土
2.5不支护与锚喷支护
2.5.1一般要求
2.5.2不宜采用锚喷支护的洞段
2.5.2.1大面积淋水洞段
2.5.2.2会造成喷层腐蚀及膨胀性地层的洞段
2.5.2.3有其他要求的洞段
2.5.3喷射混凝土支护
2.5.4喷纤维混凝土支护
2.5.5锚杆（锚束）支护
2.5.5.1锚杆（锚束）支护计算
2.5.5.2锚杆（锚束）支护的一般要求
2.5.6锚喷挂网支护
2.5.6.1钢筋网的布置要求
2.5.6.2破碎带的联合支护
2.5.7组合式支护
2.5.8锚喷支护类型及其参数
2.5.9不支护与锚喷支护结构收敛稳定要求
2.5.9.1 不支护与锚喷支护隧洞监控量测数据的要求
2.5.9.2需要采取增强支护措施的情况
2.6混凝土衬砌
2.6.1圆形有压隧洞断面衬砌计算
2.6.1.1计算原理
2.6.1.2在均匀内水压力作用下的计算
2.6.1.3围岩垂直松动压力、衬砌自重和洞内满水而无水头的水压力作用下的计算
2.6.1.4围岩垂直松动压力、侧向松动压力、衬砌自重、洞内满水而无水头的水压力及外水压力作用下的计算
2.6.1.5灌浆压力作用下的计算
2.6.2边值问题数值解法
2.6.2.1计算原理
2.6.2.2基本方程
2.6.2.3衬砌的边值问题的数值解法
2.6.2.4连接条件
2.6.2.5作用
2.6.2.6衬砌的配筋
2.6.2.7衬砌正常使用极限状态的验算
2.6.3两种计算方法的评价
2.6.3.1圆形有压隧洞的计算方法
2.6.3.2边值问题数值解法
2.6.3.3结论
2.6.4预应力混凝土衬砌
2.6.4.1一般规定
2.6.4.2压浆式预应力混凝土衬砌
2.6.4.3环锚式预应力混凝土衬砌
2.6.5高压水工隧洞设计
2.6.5.1高压水工隧洞的定义
2.6.5.2水压力作用的分析
2.6.5.3高压水工隧洞的设计原则
2.6.5.4高压水工隧洞的防渗设计
2.6.6部分工程实例
2.7竖井、斜井、弯段和分岔口设计
2.7.1竖井、斜井、弯段
2.7.2分岔口
2.7.2.1分岔口的型式
2.7.2.2分岔口衬砌结构计算
2.8隧洞灌浆和衬砌构造
2.8.1回填灌浆和固结灌浆
2.8.1.1回填灌浆
2.8.1.2固结灌浆
2.8.2不良地质条件的洞段处理措施
2.8.2.1不良地质条件的洞段
2.8.2.2不良地质条件的洞段支护设计
2.8.3施工缝和伸缩缝
2.8.4防渗、排水
2.8.4.1排水孔
2.8.4.2排水管
2.8.4.3排水洞
2.8.5集石坑
2.8.6不同衬砌型式之间的连接
2.8.7钢筋布置
2.8.7.1一般断面的钢筋布置
2.8.7.2分岔口的钢筋布置
2.8.7.3矩形断面的钢筋布置
2.8.7.4马蹄形断面的钢筋布置
2.9封堵体设计
2.9.1封堵体形式
2.9.2封堵体的受力特性
2.9.3封堵体的结构稳定性计算分析
2.9.3.1经验公式
2.9.3.2刚体极限平衡法
2.9.3.3有限单元法
2.9.4封堵体的渗透稳定性计算公式
2.9.4.1简化计算公式
2.9.4.2数值分析方法一有限单元法
2.9.5材料与构造要求
2.10土洞设计
2.10.1布置原则
2.10.2土压力
2.10.2.1土体分类
2.10.2.2计算方法
2.10.3进出口设计
2.10.4洞身段设计
2.10.4.1一次支护设计
2.10.4.2二次支护设计
2.10.5衬砌分缝及防排水设计
2.10.5.1衬砌分缝设计
2.10.5.2防、排水设计
2.10.6部分工程实例
参考文献
第3章调压设施
3.1概述
3.2调节保证计算
3.2.1调节保证计算的任务
3.2.1.1调节保证计算的主要内容
3.2.1.2调节保证计算的控制工况
3.2.1.3调节保证计算的规范要求
3.2.2调节保证计算的数学模型
3.2.2.1基本方程
3.2.2.2水击波速
3.2.3调节保证计算的解析法
3.2.3.1水击方程和波动特性
3.2.3.2直接水击和间接水击
3.2.3.3开度依直线规律变化的间接水击
3.2.3.4水击计算公式汇总
3.2.3.5水击压强沿管线的分布
3.2.3.6起止开度和关闭规律对水击压强的影响
3.2.3.7复杂管道水击计算的简化方法
3.2.3.8机组转速最大上升率的解析计算
3.2.4调节保证计算的数值法
3.2.4.1特征线方程
3.2.4.2边界条件
3.2.4.3初始条件
3.2.4.4计算分析
3.2.5改善调节保证参数的工程措施
3.3常规调压室
3.3.1调压室设置条件及基本要求
3.3.1.1上游调压室的设置条件
3.3.1.2下游调压室的设置条件
3.3.1.3调压室的基本要求
3.3.2调压室布置方式
3.3.2.1上游调压室（或引水调压室）
3.3.2.2下游调压室（或尾水调压室）
3.3.2.3上下游双调压室系统
3.3.2.4上游双调压室系统
3.3.2.5其他布置方式
3.3.3调压室的基本类型及适用条件
3.3.3.1简单式调压室
3.3.3.2阻抗式调压室
3.3.3.3水室式调压室
3.3.3.4溢流式调压室
3.3.3.5差动式调压室
3.3.4调压室水力计算基本方程
3.3.4.1基本方程
3.3.4.2调压室水头损失
3.3.5调压室水位波动稳定性
3.3.5.1上、下游双调压室系统临界稳定断面
3.3.5.2其他布置方式下调压室临界稳定断面
3.3.6调压室涌波水位计算
3.3.6.1调压室涌波水位计算的控制工况
3.3.6.2调压室涌波水位计算的解析法
3.3.6.3调压室涌波水位计算的数值法
3.3.7调压室布置及结构计算
3.3.7.1调压室布置与结构构造要求
3.3.7.2调压室结构计算
3.3.8常规调压室的工程实例
3.3.8.1映秀湾水电站带溢流槽的长廊形简单式调压室
3.3.8.2二滩水电站下游简单长廊式调压室
3.3.8.3福堂水电站开敞圆筒阻抗式调压室
3.3.8.4太平驿水电站地下圆筒差动式调压室
3.3.8.5湖南镇水电站差动式调压室
3.3.8.6溪洛渡水电站下游长廊阻抗式调压室
3.4气垫式调压室
3.4.1气垫式调压室工作原理及适用条件
3.4.2气垫式调压室设置条件及位置选择
3.4.2.1设置条件
3.4.2.2位置选择
3.4.3气垫式调压室水力计算
3.4.3.1气垫式调压室水力计算基本参数
3.4.3.2气垫式调压室波动稳定性
3.4.3.3气垫式调压室涌波水位及室内气体绝对压力计算解析法
3.4.3.4气垫式调压室涌波水位及室内气体绝对压力计算数值法
3.4.3.5气垫式调压室基本尺寸确定
3.4.4气垫式调压室防渗、布置、结构及观测设计
3.4.4.1气垫式调压室防渗型式
3.4.4.2气垫式调压室布置及结构设计要求
3.4.4.3气垫式调压室观测设计
3.4.4.4气垫式调压室水气系统配置
3.4.4.5气垫式调压室运行控制
3.4.5气垫式调压室工程实例
3.4.5.1自一里水电站
3.4.5.2木座水电站
3.4.5.3Torpa水电站
3.5变顶高尾水洞
3.5.1变顶高尾水洞工作原理及适用条件
3.5.1.1工作原理
3.5.1.2适用条件
3.5.2变顶高尾水洞水力特性
3.5.2.1恒定流水力特性
3.5.2.2非恒定流水力特性
3.5.3变顶高尾水洞体形设计
3.5.3.1平面布置
3.5.3.2变顶高尾水洞纵剖面布置
3.5.3.3变顶高尾水洞横断面设计
3.5.4变顶高尾水洞水力计算
3.5.4.1数学模型
3.5.4.2计算方法
3.5.5变顶高尾水洞专项监测要求
3.5.6变顶高尾水洞工程实例
3.5.6.1彭水水电站
3.5.6.2三峡地下电站
3.6折向器和减压阀
3.6.1折向器的类型及选择
3.6.1.1折向器的功用与类型
3.6.1.2折向器的工作原理
3.6.1.3折向器的选择与布置
3.6.2折向器的数学模型与数值计算
3.6.2.1折向器的数学模型及边界方程
3.6.2.2折向器的数值计算方法
3.6.3减压阀的类型及选择
3.6.3.1减压阀的功用与类型
3.6.3.2减压阀的工作原理
3.6.3.3减压阀的选择与布置
3.6.4减压阀的数学模型与数值计算
3.6.4.1减压阀的数学模型及边界方程
3.6.4.2减压阀的数值计算
3.7前池
3.7.1前池的组成建筑物
3.7.2前池和调节池的布置
3.7.2.1地形地质的选择及地基稳定分析
3.7.2.2前池与渠道及压力管道的布置
3.7.2.3扩散段的布置及扩散角度
3.7.2.4前池的尺寸
3.7.2.5调节池的布置
3.7.3前池的涌波
3.7.3.1突然丢弃负荷情况
3.7.3.2突然增加负荷情况
3.7.3.3前池涌波计算公式
参考文献
……
第4章压力管道
第5章水电站厂房
第6章抽水蓄能电站
第7章潮汐电站